X80和X70管线钢在NaHCO3溶液中钝化膜的电化学性能

第33卷第4期2013年8月中国腐蚀与防护学报Journal of Chinese Society for Corrosion and ProtectionV ol.33No.4Aug.2013外加拉应力对X80管线钢点蚀电化学行为的影响袁玮黄峰胡骞刘静侯震宇武汉科技大学材料与冶金学院武汉430081摘要：运用电化学噪声测试技术，结合动电位极化方法研究了外加拉应力对X80管线钢在NaHCO3+NaCl体系中点蚀电化学行为的影响。

结果表明，较小的外加拉应力（σ≤100MPa）对X80管线钢点蚀的发生有抑制作用，且抑制作用随应力的增大而增大；较大的外加拉应力（σ≥200MPa）对X80管线钢点蚀的发生有促进作用，且促进作用随应力的增大而增大。

关键词：动电位极化电化学噪声X80管线钢点蚀电化学行为中图分类号：TG171文献标识码：A文章编号：1005-4537(2013)04-0277-06Influences of Applied Tensile Stress on the PittingElectrochemical Behavior of X80Pipeline SteelYUAN Wei，HUANG Feng，HU Qian，LIU Jing，HOU ZhenyuSchool of Materials and Metallurgy,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan430081, ChinaAbstract：The influence of applied tensile stress on the pitting electrochemical behavior of X80 pipeline steel in NaHCO3+NaCl solution was investigated by using electrochemical noise measurement combining with potentiodynamic polarization measurement.The results showed that the pitting of X80pipeline steel was inhibited when the applied tensile stress lower than100MPa, and the lower the stress was,the weaker the inhibition was.The pitting of X80pipeline steel was promoted when applied tensile stress higher than200MPa,and the higher the stress was,the stronger the promotion role was.Key words：potentiodynamic polarization,electrochemical noise,X80pipeline steel,pitting elec-trochemical behavior1前言X80管线钢以其更高的强度和更好的韧性而被认为是21世纪输气管道用钢的首选钢级。

收稿日期:2007202226基金项目:国家高技术研究发展计划项目(2003AA33G 010);国家自然科学基金资助项目(50271015)・作者简介:衣海龙(1979-),男,辽宁阜新人,东北大学讲师,博士;杜林秀(1962-),男,辽宁本溪人,东北大学教授;王国栋(1942-),男,辽宁大连人,东北大学教授,博士生导师,中国工程院院士;刘相华(1953-),男,黑龙江双鸭山人,东北大学教授,博士生导师・第29卷第2期2008年2月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern University (Natural Science )Vol 129,No.2Feb.2008X80管线钢的组织与性能研究衣海龙,杜林秀,王国栋,刘相华(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳　110004)摘 要:利用光学显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜等对X80级别管线钢的组织与性能进行了研究・实验结果表明,通过控轧控冷工艺轧制的16mm 厚的X80管线钢的屈服强度达到670MPa 以上时,其屈强比低于0185,韧脆转变温度低于-60℃,达到了很好的强韧性匹配・细化的针状铁素体有效地改善了实验钢的强度及韧性・X80管线钢中存在两种典型的析出物,一种以Nb ,Ti (CN )为主,尺寸较大(50～200nm );另一种以NbC 为主,尺寸细小(小于30nm )・这些纳米级析出物对钢的组织细化和强化起到了重要作用・关　键　词:X80管线钢;控轧控冷;针状铁素体;韧脆转变温度;析出物中图分类号:TG 115.21+3 文献标识码:A 文章编号:100523026(2008)022*******Microstructure and Mechanical Properties of Pipeline Steel X 80Y I Hai 2long ,DU L i n 2xi u ,W A N G Guo 2dong ,L IU Xiang 2hua(The State K ey Laboratory of Rolling Technology &Automation ,Northeastern University ,Shenyang 110004,China.Correspondent :YI Hai 2long ,E 2mail :longhaiyi -2004@ )Abstract :The microstructure and mechanical properties of pipeline steel X80were investigated by means of optical electron microscope ,scanning electron microscope ,transmission electron microscope ,etc.The experimental results showed that the yield strength of pipeline steel X80with 16mm wall thickness can be up to over 670MPa through controlled rolling/cooling ,and the ratio of tensile strength to yield strength and ductile 2brittle transition temperature are lower than 0.85and -60℃,respectively ,thus providing a nice match between strength and toughness.Fine acicular ferrite has good effect on both the strength and toughness of the steel.Two kinds of precipitates were observed in the steel ,where the coarse ones are mainly the Nb and Ti (CN )ranging from 50nm to 200nm ,and the fine ones are mainly NbC less than 30nm.Both the nano 2precipitates play an important role in strengthening and grain refinement of the steel.K ey w ords :pipeline steel X80;controlled rolling/cooling ;acicular ferrite ;ductile 2brittle transition temperature ;precipitate能源结构的调整和能源需求的增加促进了大口径、高压、长距离输送天然气管线的发展・为了降低管线建设和运营成本,提高管线安全性和可靠性,高压大口径管线用钢不仅要具有更高强度,还要具有更高韧性[1-2]・目前,发达国家已广泛使用X70级别管线钢,X80级别管线钢也已开始试应用,并正在研制开发X100/120级别的管线钢;国内也开始生产X70级别管线钢,并加快了对X80管线钢的研究[3-6]・从管线建设的发展趋势来看,X80管线钢在工程上的应用将逐渐增加[7-8]・因此,X80级别的高强度管线钢具有重要的研究价值与应用前景・本文主要结合国内某厂的设备情况,通过实验室的热轧实验,开发出厚度规格为16mm 的X80级别管线钢,对其组织及力学性能进行了研究,并分析了析出物的形貌及成分,为制定现场的轧制生产工艺提供了重要依据・1　实验材料和方法实验钢采用真空感应炉冶炼,并浇铸成100kg 钢锭,其化学成分如表1所示・热轧试样的断面尺寸为100mm ×100mm ・首先,将热轧试样加热到1200℃保温1h 后,利用<450mm 实验轧机,经两阶段控温轧制・第一阶段的轧制温度为1050～1000℃,第二阶段轧制温度为900～800℃;轧制后经加速冷却后得到16mm厚的钢板・表1　X80管线钢的化学成分(质量分数)Table1　Chemical compo sition of pipeline steel X80(mass fraction)%C Si Mn P S Nb+V+Ti Mo Ni Cu0.080.31 1.820.0060.00250.110.280.20.1对钢板取样后在100t电液伺服万能实验机上进行拉伸性能实验・采用矩形试样,标距长度为80mm,标距内宽度为20mm・从实验钢板上沿垂直于轧制的方向上切取冲击试样,经机床加工成10mm×10mm×55mm的夏比V型缺口冲击试样,在20,-20,-30,-40,-60℃温度下,按照G B4159—84和G B/T229—1994的标准规定,在JB2300B机械式半自动冲击实验机上进行冲击试验・应用L EICA-DM IRM多功能光学显微镜和J SM-5500LV扫描电镜观察显微组织,利用H-800透射电镜观察试样组织及析出物・2　实验结果2.1　实验钢的性能表2,表3分别为轧制得到的X80管线钢的力学性能及系列冲击性能・由表2可知,经实验室两阶段控温轧制得到的X80管线钢具有良好的力学性能,R t0.5为678～688MPa,R m为802～903MPa・当实验钢的R t0.5达到600MPa以上时,其具有较高的抗拉强度、良好的断后伸长率及良好的综合力学性能・管线钢的屈强比(屈服强度与抗拉强度之比)是钢管抵抗破裂的重要参数,它体现了材料从屈服到最后断裂过程中的变形能力・根据世界上各石油公司天然气钢管的技术条件,对屈强比的限定值多数在0185以下,实验用16mm厚的X80管线钢达到此规范要求・由表3可知,在-60～20℃温度范围内,虽然X80表2　X80管线钢的力学性能Table2　Mechanical propertie s of pipeline steel X80R t0.5/MPa R m/MPa A80/%屈强比688884250.78679903240.75678802250.84表3　X80管线钢冲击实验结果Table3　Impact te st data of pipeline steel X80实验温度/℃A kV/J(横向)单值平均值20366366372368 -20351376393373 -30384374405388 -40379366347364 -60343309318323管线钢板冲击吸收功随温度的变化有所波动,但是变化幅度相对较小,都在300J以上;由此可知,其韧脆转变温度低于-60℃,实验钢具有良好的低温韧性指标・2.2　显微组织分析图1为X80管线钢的金相组织照片・由图1可知,X80管线钢的金相组织由多边形铁素体和贝氏体组成,由SEM观察可知,铁素体形状都被显著地拉长成为细条状,形状不规则,呈针状铁素体形貌;同时,未发现典型的贝氏体的板条结构,如图2所示・图1　X80管线钢的组织Fig.1　Micro structure of pipeline steel X80图2　X80管线钢的SE M组织形貌Fig.2　SE M image of morphology of pipeline steel X80应用透射电镜进一步观察实验钢的组织,其结果如图3所示・由图中可以看出,其组织呈现明显的针状铁素体形貌,组织中针片结构较为发达・这是由于实验钢中含有的合金元素钼能够使铁素体析出线明显右移,从而抑制先共析铁素体的形成,但对贝氏体转变的推迟较小,所以,过冷奥氏体直接向贝氏体转变・同时,由于钼的存在,碳在412东北大学学报(自然科学版) 第29卷奥氏体中的扩散激活能增加,从而使碳的扩散系数降低;因此,钼在强烈抑制先共析铁素体的析出和长大的同时,促进了高密度位错亚结构的针状铁素体的形成[9]・图3　X80管线钢的TE M 组织形貌Fig.3　TE M image s of morphology of pipeline steel X80(a )—多边形铁素体+针状铁素体;(b )—针状铁素体・由表2和表3可知,组织的细化在提高实验钢强度的同时,也有效地改善了实验钢的韧性・由透射电镜观察可知,实验钢中M/A 岛的数量较少,且尺寸较小・虽然M/A 岛为脆性组成物,对管线钢的韧性可能有不利影响,但均匀细小的M/A 岛有利于改善钢板的韧性・在实验钢中形成的M/A 岛主要是由于钢的成分和工艺的影响・首先,从化学成分上来说,实验钢的含碳量直接影响到岛状物的相对数量,由于本文所用的实验钢碳含量相对较低,因此,一定程度上减少了岛状组织的形成・其次,在热轧过程中,采用较大的冷却速度可以减小岛状物的相对数量及尺寸,有利于改善实验钢的韧性・2.3　析出物的分析由表2,图2和图3可知,实验钢经控制轧制和控制冷却后得到了细小的针状铁素体组织,获得了钢板的细晶强化效果,提高了钢板的强度・对于针状铁素体型的微合金钢来说,除了固溶强化和细晶强化,还有不可忽视的析出强化・为了进一步分析析出物的成分及形貌,对实验钢进行了透射观察及成分测定・图4为利用透射电镜观察到的典型的析出物的形貌及对应的成分分析・由图图4　X80管线钢的TE M 析出物及对应成分Fig.4　TE M image s of precipitate s and their compo sitions in pipeline steel X80(a )—尺寸较大的析出物;(b )—尺寸较小的析出物;(c )—对应的成分分析・512第2期 衣海龙等:X80管线钢的组织与性能研究4可知,X80管线钢中的析出物主要为微合金元素的碳氮化物・在组织中能观察到不同尺寸的碳氮化物,它们主要是在不同阶段不同温度下析出的,在钢中主要有以下两方面作用・1)相对较大的碳氮化物尺寸一般在50～200nm 范围内,它们一般是在冷却过程的较高温度下析出的,其主要作用是钉扎晶界,阻止奥氏体晶粒长大・图4的成分分析表明,这种尺寸较大的碳氮化物主要为Nb ,Ti (CN )・在多种碳氮化物中,TiN 的作用最显著,这是由于TiN 在奥氏体中的溶解度最低,热力学稳定性较高,最不容易粗化[10]・2)相对较小的碳氮化物尺寸一般在30nm 以下,这种碳氮化物主要是在奥氏体向铁素体转变过程中或冷却到单相的铁素体相区时形成的・过饱和的固溶微合金元素在脱溶过程中析出了这种碳氮化物,尽管它们的体积分数很小,却能起到有效的强化作用・图4中析出物的形貌和成分分析表明,这种尺寸细小的碳氮化物主要为NbC ,尺寸大多在10nm 以下,由于实验钢中含有微合金元素钒,因此在成分测定中也检测到钒的碳氮化物・图5为X80管线钢中析出物的分布示意图・由图可知,尺寸细小的析出物的数量较多,它们对提高实验钢的强度起到了重要作用・在现场的生产过程中,综合利用微合金元素的作用,合理控制其析出相的析出过程是管线钢开发的关键・前面对析出物的分析表明,在析出总量相同的条件下,析出物的尺寸越细小,分布越分散,对强度的贡献越大,同时对韧性的损害越小・图5　X80管线钢析出物分布示意图Fig.5　Block diagram of distribution of precipitate sin pipeline steel X803　结 论1)采用控轧控冷工艺轧制16mm 厚的X80管线钢,其中细化的针状铁素体及细小弥散的析出物有效改善了实验钢的强度及韧性・X80管线钢的屈服强度达到670MPa 以上,其屈强比低于0185,韧脆转变温度低于-60℃,达到了很好的强韧性匹配・2)X80管线钢中大致存在两种典型的析出物・一种以Nb ,Ti (CN )为主,尺寸较大(50～200nm );另一种为以NbC 为主,尺寸细小(小于30nm )・尺寸细小弥散的析出物有效提高了实验钢的强度,并在一定程度上改善了韧性・参考文献:[1]郑磊,傅俊岩・高等级管线钢的发展现状[J ]・钢铁,2006,41(10):1-10・(Zheng Lei ,Fu J un 2yan.Recent development of highperformance pipeline steel [J ].Iron and Steel ,2006,41(10):1-10.)[2]庄传晶,冯耀荣,霍春勇,等・国内X80级管线钢的发展及今后的研究方向[J ]・焊管,2005,28(2):10-14・(Zhuang Chuan 2jing ,Feng Y ao 2rong ,Huo Chun 2yong ,etal .The development and its future research direction of gradeX80pipeline steel in China [J ].Wel ded Pipe and Tube ,2005,28(2):10-14.)[3]Reip C P ,Shanmugam S ,Misra R D K.High strength microalloyed CMn (V 2Nb 2Ti )and CMn (V 2Nb )pipeline steelsprocessedthroughCSPthin 2slabtechnology :microstructure ,precipitation and mechanical properties [J ].M aterials Science and Engi neeri ng :A ,2006,424(1/2):307-317.[4]Wang C M ,Wu X F ,Liu J ,et al .Transmission electron microscopy of martensite/austenite islands in pipeline steel X70[J ].M aterials Science and Engi neeri ng :A ,2006,438/439/440:267-271.[5]Zhong Y ,Xiao F R ,Zhang J W ,et al .In situ TEM study of the effect of M/A films at grain boundaries on crack propogation in an ultra 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,1995,30(8):48-51.)612东北大学学报(自然科学版) 第29卷。

石油化工毕业论文摘要X80管线钢是我国西气东输二线工程中应用的主要材料，但是正处于腐蚀事故多发阶段。

土壤是造成管线钢腐蚀的重要因素，土壤中的SO42-是引起管线腐蚀的一个重要离子。

本文以X80管线钢为研究对象，通过浸泡实验考查了SO42-在模拟高pH值强碱性土壤溶液中均匀腐蚀和点腐蚀的影响，此外，也考查了退火后的X80钢在含有SO42-离子的模拟溶液中的腐蚀行为。

通过金像显微镜对X80钢试样表面显微腐蚀形貌进行了观察，并且探讨了硫酸根离子实验结果发现：在模拟强碱性溶液环境中，随溶液中硫酸根离子含量的增加，X80管线钢的腐蚀速率会加快。

通过实验，X80经过650℃保温3h后的组织在硫酸根离子浓度为1.4%的高pH值强碱性溶液中的耐腐蚀性较差。

探讨了碱性硫酸根离子对X80钢的原始状态的组织和经过退火后的组织耐腐蚀性能的原因以及过程。

在模拟碱性溶液中硫酸根离子含量越高，X80钢试件上的蚀坑密度越大。

关键词：X80钢，NaHCO3/Na2CO3, SO42-，腐蚀，退火AbstractX80 pipeline steel is the application of China's West-East Gas Pipeline Project in the primary material, but is in the corrosion of the accident-prone stage. Soil is an important factor causing corrosion of pipes, soil SO42-is an important cause corrosion of pipes, ion. In this paper, X80 pipeline steel for the study, was examined by immersion test in simulated high SO42- alkaline soil solution pH, corrosion and pitting corrosion effects, in addition, it examines the X80 steel after annealing in the presence of SO42 ion simulation solution corrosion. By golden statue as the microscope microscopic corrosion of X80 steel sample surface morphology were observed, and discusses the experimental results showed that sulfate ions: alkaline solution in a simulated environment, with the sulfate ion content in solution increases, X80 pipeline steel corrosion rate will accelerate. The experiment, X80 650 ℃ for 3h after the organization after the sulfate ion concentration in 1.4% of the high alkaline pH, the corrosion resistance of the solution worse. Of the alkaline sulfate on X80 steel in the original state of organization and the organization after annealing the corrosion resistance of the reasons and process.The higher sulfate ion content is in the Alkaline solution of simulation, the greater X80 steel specimen of density of pits is.Key words：X80，NaHCO3/Na2CO3，SO42-,Corrosion, Annealing目录摘要 (I)Abstract (II)引言 (1)1 管线钢腐蚀行为综述 (5)1.1 管道腐蚀的原因 (5)1.1.1 电化学腐蚀： (5)1.1.2 化学腐蚀： (6)1.2 管线钢腐蚀的特点 (7)1.3 影响管线钢在土壤中腐蚀的因素 (9)1.4 典型管线钢管外腐蚀类型 (12)1.4.1 土壤宏观电池腐蚀 (12)1.4.2 微生物腐蚀 (13)1.4.3 杂散电流腐蚀 (14)1.4.4 土壤应力腐蚀破裂 (15)1.5 X80钢组织及其特性 (17)1.6 管线钢腐蚀行为的研究和评价方法 (19)1.6.1 均匀腐蚀速度的评价方法 (19)1.6.2 局部腐蚀程度的评价方法 (23)1.7 本文研究内容 (23)2 实验方法及过程 (24)2.1 实验材料与仪器 (24)2.2 实验方法 (25)2.3 实验过程 (25)2.3.1 打磨试样及测量 (25)2.3.2 配制腐蚀溶液 (26)2.3.3 SO42-浓度对X80钢在高pH值模拟溶液中腐蚀行为影响 (26)2.3.4 热处理对腐蚀行为的影响 (27)3 SO42-浓度对X80钢在高pH值土壤模拟溶液中腐蚀行为影响 (28)3.1 X80钢显微组织 (28)3.2 SO42-浓度对X80钢在高pH值模拟溶液中均匀腐蚀的影响 (30)3.3 SO42-浓度对X80钢在高pH值模拟溶液中点蚀的影响 (32)3.4 SO42-对退火后X80钢在高pH值土壤模拟溶液中的腐蚀 (35)4 总结论 (37)参考文献 (38)致谢 (40)引言输送石油、天然气和成品油最经济、最安全有效的方式之一是管道运输。

５２２金属学报４２卷此有必要对焊缝的相关性能进行研究．本文探讨了Ｘ７０管线钢在电化学充氢条件下的氢致开裂以及不同类型夹杂物对氢致裂纹的影响，测量了室温条件下氢在Ｘ７０管线钢中的有效扩散系数Ｄ。

ｆｆ，以及Ｘ７０钢基体及其焊缝试样的力学性能．１实验方法实验所用材料为韩国浦项钢铁公司生产的１５ｍｍ厚的Ｘ７０管线钢板材，其化学成分（质量分数，％）为：Ｃ０．０６１，Ｓｉ０．２４，Ｍｎ１．５３，Ｓ０．０００９，Ｐ０．０１１，Ｃｒ０．０２４，Ｎｉ０．２１，Ｍｏ０．２３，Ｎｂ０．０３８，Ｃｕ０．０１，余为Ｆｅ．金相组织照片见图１．其基体组织为铁素体．图１Ｘ７０管线钢金相组织照片Ｆｉｇ．１ＭｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｏｆｔｈｅＸ７０ｓｔｅｅｌｐｌａｔｅ，ｍａｔｒｉｘｃｏｎ－ｓｉｓｔｅｄｏｆｆｅｒｒｉｔｅｓ１．１电化学充氢实验电化学充氢实验所用Ｘ７０钢试样的厚度为２ｍｍ，充氢之前对试样表面进行机械抛光．充氢溶液分别采用０．５和ｏ．０５ｍｏｌ／Ｌ的Ｈ２Ｓ０４，并加入２５０ｍｇ／Ｌ的Ａｓ２０３作为毒化剂．充氢电流密度为２０和１００ｍＡ／ｃｍ２，充氢时间为１，３和５ｈ．充氢后的试样立即浸入液体石蜡中测量放氢量．１．２氢渗透实验氢渗透实验所用Ｘ７０钢试样的面积为２．２５ｃｍ２，厚度为０．３４３ｍｍ，试样双面化学镀Ｎｉ．实验采用双电池装置，双电池阴极侧的溶液为ｏ．５ｍｏｌ／ＬＨ２Ｓ０４，并添加２５０ｍｇ／ＬＡｓ２０３作为毒化剂，充氢电流密度为ｉ０ｍＡ／ｃｍ２．双电池阳极侧的溶液为０．１ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ，并控制阳极电位为３００ｍＶ（Ｖ８ＳＣＥ）．在进行氢渗透实验前对双电池阳极侧通入氮气，以去除溶液中的溶解氧．１．３拉伸实验将Ｘ７０钢板材沿轧向加工成薄板状拉伸试样．拉伸区经１２００号砂纸打磨后在ｏ．５ｍｏｌ／ＬＨ２Ｓ０４溶液中进行电化学充氢，充氢电流密度为２０ｍＡ／ｃｍ２，充氢时间为１，５和８ｈ．充氢结束后，将试样保存在液氮中，进行拉伸实验前，试样暴露在空气中的时间小于１ｍｉｎ．拉伸实验的拉伸速率为０．０２ｍｍ／ｓ．１．４焊缝试样的拉伸实验焊接时采用手工氩弧焊，在所用Ｘ７０钢板上开双Ｖ型坡口．所用焊条牌号为Ｊ５０６，对应的国标号为Ｅ５０１８，焊条直径为３．２ｍｌＴｌ，熔敷金属化学成分（质量分数，％）为Ｃ０．１２，Ｓｉ０．８０，Ｍｎ０．４—１．６，Ｓ０．０２，Ｐ０．０３，Ｃｒ０．１５，Ｎｉ０．２５，Ｍｏ０．３５，余为Ｆｅ．焊道预热温度为１１０℃，焊后退火温度为６２０℃．焊缝的几何尺寸见文献［１］．焊缝试样在ｏ．５ｍｏｌ／ＬＩ－１２Ｓ０４溶液中电化学充氢，充氢电流密度为２０ｍＡ／ｃｍ２，充氢时间为１，５和８ｈ．充氢结束后立即进行拉伸实验，拉伸速率为ｏ．０２ｍｍ／ｓ．２实验结果与讨论２．１放氢量测量及裂纹观测０．５和ｏ．０５ｍｏｌ／ＬＨ２Ｓ０４溶液的ｐＨ值分别为ｏ．０３和０．７８．Ｘ７０钢在Ｈ２Ｓ０４溶液中充氢后及浸入液体石蜡中测得的充氢量及放氢量曲线如图２所示．从图２中可以看出，充、放氢量随充、放氢时间的延长而增加，随电流密度的增加而增加，低ｐＨ能够促进氢进入钢中．Ｘ７０钢试样表面出现鼓包的时间随充氢电流Ｃｈａｒｇｉｎｇｔｉｍｅ，ｈ图２Ｘ７０钢试样氢含量与充氢时间变化以及放氢量随时间变化曲线Ｆｉｇ．２Ｃｕｒｖｅｓｏｆｃｈａｒｇｉｎｇ（ａ）ａｎｄｒｅｌｅａｓｉｎｇ（ｂ）ｈｙｄｒｏｇｅｎｉｎＨ２８０４ｓｏｌｕｔｉｏｎｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｓｔｅｅｌＸ７０，ｂ工，ｏ５期张颖瑞等：电化学充氢条件下Ｘ７０管线钢及其焊缝的氢致开裂行为５２３密度的改变而不同．实验表明，在０．５ｍｏｌ／ＬＨ２８０４溶液中，当电流密度为２０ｍＡ／ｃｍ２时，充氢５ｒａｉｎ后试样表面出现肉眼可见的微小鼓包；当电流密度为２００ｍＡ／ｃｍ２时，充氢１ｍｉｎ试样表面即可出现微小鼓包．随着充氢时间的延长，试样表面已产生的鼓包逐渐长大．试样表面的氢鼓包往往与氢致裂纹有密切的关系．钢中的溶质原子、空位、位错、晶界以及夹杂等都是氢的陷阱，氢陷阱对氢损伤以及氢致开裂都起着至关重要的作用．光学显微镜观察表明，Ｘ７０钢晶粒极为细小，平均直径小于１０弘ｍ，因而晶界密度较高．钢内存在多种类型的夹杂物．通过金相观察以及扫描电镜（ＳＥＭ）观察，可确定其中的夹杂共有以下几类：Ｔｉ以及Ｎｂ的氮化物，Ａｌ的氧化物，Ｃａ的氧化物和硫化物，以及少量Ｍｇ的氧化物、Ｍｎ的氧化物．夹杂的尺度多为２—５ｐｍ，较大的夹杂大约７“ｍ．由于Ｘ７０钢属于超低硫钢，硫含量仅为０．０００９％，虽然Ｍｎ含量较高，约为１．５３％，但钢中未观察到有硫化锰夹杂存在．实验所用Ｘ７０钢中氮化物分布极为广泛，在５００倍金相显微镜下即可观察到大量橙黄色的呈四边形或三角形的氮化物．由于各类夹杂物的尺度与Ｘ７０钢基体的晶粒尺度相同，难以通过ＳＥＭ观测确定夹杂位于晶内或是晶间，可近似认为夹杂物处于晶间位置．此外氮化物夹杂中往往包含有其它类型的夹杂，即很多氮化物夹杂的生长是以其它类型的夹杂为核心，包裹在其周围生长的，在光学显微镜下可观察到橙黄色的夹杂内部包裹着黑色的物质．各种夹杂物的扫描电镜照片如图３所示．钢中夹杂物的类型、尺寸以及分布对氢致开裂裂纹的产生有很大影响．对充氢后的试样采用金相显微镜以及扫描电镜观察内部裂纹，可观察到裂纹在夹杂周围形成，图４给出了夹杂周围的裂纹以及夹杂的能谱分布．通过对裂纹内部夹杂的观察发现，虽然钢中分布有大量Ｔｉ的氮化物，但实验观察到的裂纹内部的夹杂大多不是氮化物．在上述提到的多种夹杂物中，裂纹内部的夹杂往往是Ｍｇ，Ａ１的氧化物以及Ｃａ的氧化物或硫化物．某些情况下也能够观察到裂纹内部有氮化物，但同时往往混有其它夹杂，因此无法确定裂纹是否由氮化物引起．Ｘ７０钢属于低合金高强度钢，钢中加入的微量合金元素Ｔｉ和Ｎｂ等的主要目的在于利用它们的氮化物细化晶粒，限制钢中的魏氏体组织和粗晶贝氏体的生成，同时通过弥散强化和细晶强化来提高钢的机械性能【１１Ｊ．文献［１２］中曾提到，对于超高强度钢而言，氢诱发裂纹和宏观夹杂没有明显的依赖关系．超高强度钢中的硫化锰、硅酸盐以及氮化钛等均不构成氢致裂纹源．此外，Ｋｉｍ等【ｌ刮研究表明，Ｘ７０钢中的单个氧化物或聚集在一起的多个Ｙ∞ｉ币。

不同温度下X80钢在高pH土壤模拟溶液中的腐蚀电化学行为王霞;王飞;张鹏【摘要】采用动电位极化、金相显微镜及电化学阻抗谱等方法研究了X80钢在不同温度(25℃,45℃和65℃)的高pH土壤模拟溶液(0.5 mol·L-1 Na2CO3+1.0 mol·L-1NaHCOs)中的腐蚀电化学行为.动电位极化及金相显微镜结果表明,随着温度的升高,X80钢腐蚀速率增加,钝化膜耐蚀性降低,且65℃时最为严重；不同温度下钝化膜的电化学阻抗谱均呈现高、中频段容抗弧和低频段Warburg阻抗特征,随着温度的升高,X80钢表面钝化膜致密性逐渐变差,对基体的保护作用逐渐降低.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2013(034)004【总页数】4页(P287-290)【关键词】X80钢;温度;动电位极化;钝化膜;电化学阻抗谱(EIS)【作者】王霞;王飞;张鹏【作者单位】西南石油大学材料科学与工程学院,成都610500;西南石油大学材料科学与工程学院,成都610500 ;中国石油天然气管道科学研究院,廊坊065000;中国石油天然气管道科学研究院,廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】TG174X80钢因具有较高的强度和良好的韧性，被认为是21世纪输气管线的首选钢种，在西气东输二线得到广泛应用。

然而，埋地管道经常受土壤腐蚀，在我国一些呈碱性的典型土壤中，已进行过相关研究。

但对于在较高温度下工作的供热管线来说，温度对土壤腐蚀的影响作用尤为突出；随着季节变化，土壤温度变化很大，碳钢的腐蚀速率也随之变化，而且在春夏交替时腐蚀速率最大，在冬季腐蚀速率最低，夏秋季节腐蚀速率处于上述两者之间[1－2]。

温度的升高对腐蚀过程的影响主要是加快阴极扩散过程、阳极的离子化过程、土壤体系的氧含量以及氧气的传输过程等[3－4]。

此外，温度对高pH应力腐蚀开裂（SCC）有很大影响[5]。

因此，有必要研究温度对X80钢在典型高pH土壤模拟溶液中的腐蚀电化学行为尤其是钝化性能的影响。

X80管线钢在模拟盐碱土壤介质中的电化学腐蚀行为研究Elect rochemical Corrosion Behavior of X80Pipeline Steelin Simulated Medium of Saline2alkali Soil胥聪敏(西安石油大学材料科学与工程学院材料加工工程重点实验室,西安710065)XU Cong2min(The Key Laboratory of Materials Processing Engineering,School of Materials Science and Engineering,Xi’an Shiyou University,Xi’an710065,China)摘要:采用电化学测试、扫描电镜、表面能谱分析及X射线衍射等方法,研究了原始态与退火处理态的X80管线钢在模拟盐碱土壤介质中的电化学腐蚀行为与机理,分析了热处理和腐蚀时间等因素对X80钢极化曲线的影响。

结果表明:退火态X80钢耐蚀性低于原始态,这主要与X80钢组织因热处理发生改变有关;随着浸泡时间的增加,两种状态X80钢总的腐蚀速率呈增大趋势,点蚀敏感性增加,阴极过程均为氧的活化控制;腐蚀产物主要由FeOO H(表层)和Fe3O4(内层)组成,而腐蚀产物膜的完整性和致密性影响了X80钢表面的腐蚀行为与过程,使管线钢表面的局部腐蚀破坏程度增加。

研究还发现Cl-对X80钢的腐蚀起主导作用。

关键词:X80管线钢;电化学腐蚀行为;退火处理;盐碱土壤;模拟介质;腐蚀产物中图分类号:T G172.7 文献标识码:A 文章编号:100124381(2009)0920066205Abstract:The corrosion behavior and mechanism of X80pipeline steel was investigated in simulated solution of saline2alkali soil using elect rochemical measurement,scanning elect ron microscopy(SEM), energy dispersive spect rum(EDS)and X2ray diffractio n(XRD).Effect s of heat t reat ment and corro2 sion time on t he polarization curves were analyzed.The result s show t hat t he change of micro struct ure by anneal t reat ment accelerated t he corrosion of X80steel.The corrosion rates and pitting sensitivity increase bot h original and anneal t reat ment state.The cat hodic processes are dominated by t he o xygen activation cont rol.The corrosion product is basically FeOO H(surface layer)and Fe3O4(inner layer). The integrality and compact ness of corrosion product films influenced t he corrosion behavior and process,increased t he corrosion damage of X80steel surface.The content of Cl-dominated t he corro2 sion severity.K ey w ords:X80pipeline steel;elect rochemical corro sion behavior;anneal t reat ment;saline2alkali soil; simulated medium;corro sion p roduct 土壤环境中的材料腐蚀问题不仅是腐蚀科学研究领域中一个重要的基础性课题,而且也是地下工程应用所急需解决的一个实际问题[1,2]。

X80钢焊接接头在酸性模拟液中的电化学腐蚀唐君;刘峰【期刊名称】《辽宁石油化工大学学报》【年(卷),期】2011(31)4【摘要】采用电化学测试、金相显微镜观察,研究了X80管线钢及其焊缝组织在酸性模拟液中的电化学腐蚀行为.结果表明:X80管线钢母材的显微组织主要为针状铁素体,整体上看母材的组织较为均匀、细小,位向大致呈带状分布.焊缝的显微组织由先共析铁素体、针状铁素体和珠光体组成,焊缝的晶粒大小不均匀,整体上比母材组织粗大.在酸性模拟液中,X80管线钢母材和焊缝的极化曲线只有活性溶解区,无活化-钝化区.X80管线钢焊缝的自腐蚀电位低于母材的,腐蚀电流密度大于母材,电荷转移电阻小于母材,表明X80管线钢焊缝组织发生腐蚀的倾向更大.等效电路中,X80管线钢母材的弥散指数大于焊缝的,母材的腐蚀产物膜更致密.由于显微组织差异,X80管线钢焊缝的耐腐蚀性低于母材.%The corrosion behavior of X80 pipeline steel in simulated solution of acid soil was investigated using electrochemical measurement and metalloscope. The results show that the microstructure of the base metal is acicular ferrite, the microstructure is uniform and tiny, the distribution is parallel. The microstructure of the weld joint of X80 pipeline steel is characterized by proeutectoid ferrite, acicular ferrite and pearlite, the microstructure is uneven and bigger than base metal. No active- passive transition region is found in polarization curves of both base metal and weld joint. Both corrosion potential and charge transfer resistance of weld joint is lower than the base metal, whereascorrosive current density of the weld joint is greater than the base metal, which indicates that weld joint has a greater tendency to corrosion. The diffusion index of base metal is larger in equivalent circuit, and the corrosion produce film is denser. Corrosion resistance of the weld joint of X80 pipeline steel is lower than the base metal, due to differences in microstructure.【总页数】4页(P60-63)【作者】唐君;刘峰【作者单位】辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001【正文语种】中文【中图分类】TE8;TG172.7【相关文献】1.X80管线钢在模拟盐碱土壤介质中的电化学腐蚀行为研究2.X80管线钢在西北盐渍土壤模拟溶液中的电化学腐蚀行为3.酸性土壤中的模拟滞留液溶液对X80钢腐蚀行为的影响4.X80管线钢在东南酸性土壤环境中的电化学腐蚀特征研究5.X80管线钢在模拟土壤溶液中的电化学腐蚀行为因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

X80高钢级管线钢组织与力学性能张小立【摘要】在所选用的4种X80高钢级管线钢中,经过夏比冲击试验、拉伸试验和屈强比计算,发现其力学性能与其组织有很好的对应性. 研究结果表明,针状铁素体和细小弥散的贝氏体相结合的组织是X80钢的理想组织形貌,该组织可以使得材料的强度达到最高,而屈强比接近于0.85,从而达到强韧性的很好匹配. 该组织的强韧性原理类似于短纤维和颗粒增强复合材料.【期刊名称】《中原工学院学报》【年(卷),期】2010(021)005【总页数】5页(P9-13)【关键词】X80高钢级管线钢;力学性能;显微组织【作者】张小立【作者单位】中原工学院,郑州,450007【正文语种】中文【中图分类】TG142.1随着输气管道输送压力的不断提高，输送钢管也相应地迅速向高性能发展.高性能钢管保证了高压输送的安全性，使管道建设的成本大大降低.管道建成后，管道运营的经济效益更加良好.加拿大的统计分析表明，每提高一个钢级可减少建设成本7%［1］.提高输送压力意味着高效率，是天然气输运技术发展的趋势，但这必须以管道型材的高韧性、高强度作为安全性保障.这就为材料设计提出了更高的要求.目前，钢铁作为传统材料，面临着其他材料的竞争，铝、钛及其合金和塑料逐渐蚕食原本属于钢铁的领地.如果钢铁不想退出竞争，就必须保持成本和价格优势，不断地通过改善钢材内部组织结构，来提高性能、迎接挑战.在西气东输中，我国首次应用了X70级钢管，这是我国管线钢的一大进步，达到了国际水平，但是在管型的选择、材料的组织性能、材料热加工及断裂控制等几个方面遇到了一系列的难题，这些问题的解决对高压油气管线的经济性和安全可靠性至关重要，也是管线顺利建设的前提.目前，国际上X80－X120管线钢，都采用控轧控冷工艺获得优良性能.控轧钢的一个近代发展是控制冷却.轧后引入加速冷却，使γ→α相变温度降低，过冷度增大，从而增大了α的形核率；同时由于冷却速度的增加，阻止或延迟了碳、氮化物在冷却中过早析出，因而易于生成更加弥散的析出物.进一步提高冷却速度，则可形成贝氏体或针状铁素体，进一步改善钢的强韧性.有文献对X70钢的组织与性能已作过较多的研究［1］.本文拟对几个品牌的X80钢的组织与力学性能的对应性进行分析，并对X80高钢级管线钢理想的组织进行描述.试验研究材料包括2个钢级：X70和X80，拥有不同组织且分别购自国内外4个生产厂家，均为管线实际使用管材，或为管线研究开发的管线钢，化学成分见表1和表2.钢管规格：X70为φ1 016mm×21mm，X80为φ1 016mm×17.5mm，均为TMCP技术生产产品.光学金相在适当的放大倍数下，有利于掌握组织特征的全貌，另外，由于高强度管线钢往往组织细小，光镜下不易分辨其细微特征，因而高钢级管线钢的组织与断口分析结合扫描电镜SEM和光学金相.金相样品直接从试验钢板上切取，金相组织观察在MEF4M金相显微镜及图像分析系统上进行，观察面为平行轧向的样品正面，经粗磨、细磨、抛光和3%硝酸酒精腐蚀而成.从试验钢板端部垂直于轧制方向切取冲击样坯，经机床加工成7.5mm×10mm×55mm的夏氏V型缺口冲击试样.在10℃、0℃、－20℃、－40℃、－60℃、－80℃6种温度条件下，分别按照GB2975—82、GB／T229294标准规定，在JB2300B机械式半自动冲击试验机上进行冲击试验.拉伸试样均采用φ12.5mm 的试样，并按ASTM A370—2002标准规定，在MTS810—15自动拉伸试验机上进行.如图1所示，试验钢的冲击韧性随温度的降低而减小，且在10℃～－40℃区间下降趋势较小，在－40℃～－80℃区间下降趋势较大.如图2所示，高钢级管线钢的金相组织是由B（以B粒为主）＋PF＋P组成，其中B（贝氏体）、PF（多边铁素体）、P（珠光体）均为典型的AF组织.为了准确掌握各高钢级管线钢的相组织形态，进一步对其进行了SEM扫描电镜观察，其组织如图3所示.从图3可以看出，X80和X70管线钢的区别在于贝氏体相的多少，在X70管线钢中，很明显贝氏体相要少于X80管线钢，且前者的分布均匀性较后者差；另外，对于1＃和2＃X80管线钢，铁素体形状都显示被拉长，成细条状，呈典型的针状铁素体形貌，而3＃X80和4＃X80的铁素体晶粒呈等轴多边形；在铁素体晶内和晶粒界面处，以上高钢级管线钢都存在由M—A岛构成的贝氏体粒，所不同的是2＃X80和4＃X80的贝氏体粒细小弥散，而1＃X80和3＃X80的贝氏体粒较为粗大，成片状.同以上各X80管线钢相比，3＃X80的贝氏体组织所占比例很高.因而由以上可见，2＃X80应该拥有极佳的力学性能，而3＃X80应该拥有较高的强度和硬度.目前，对于不同种类的高强度钢，分别建立了“形变诱导铁素体相变（DIFT）”、“驰豫析出控制相变（RPC）”和“针状铁素体”3种理论体系.针状铁素体管线钢的形成过程为：低碳微合金管线钢在奥氏体再结晶温度区间粗轧后，在奥氏体未再结晶温度Tnr～Ar3的温度区间进行轧制，或进入Ar3以下的γ＋α两相区进行轧制，终轧后冷却速度控制在10～30℃／s，终轧温度在400～600℃，最终获得超细化的针状铁素体结构.由于各厂家在生产高钢级管线钢的过程中，选择的轧制工艺、冷却速率及最终的热处理工艺不同，致使管线钢形成的针状铁素体晶粒度不同、含量不同［2］.针状铁素体是低碳钢（C＜0.15%）典型的贝氏体组织，由带有高位错密度的板条铁素体晶粒组成，若干铁素体板条平行排列构成板条束，一个奥氏体晶粒可形成很多板条束，板条界为小角度晶界，板条束界面则为大角度晶界.针状铁素体所以具有较高的韧性，是因为裂纹在扩展过程中不断受到彼此咬合、互相交错分布的针状铁素体的阻碍.而弥散分布的贝氏体粒，可以起到细晶强化和韧化的作用［2］.这是因为韧性代表了材料抵抗变形和断裂的能力.由于晶粒细小，外力可以由更多细小的晶粒所承受，晶粒内部和晶界附近的应变度相差小，因而材料受力均匀，应力集中较小，裂纹不易形成.即使产生了裂纹，由于晶粒细小，晶界较多，而且相邻晶粒具有不同的位向，于是当塑性变形或微裂纹由一个晶粒穿越晶界进入另一晶粒时，塑性变形或微裂纹将在晶界处受阻.同时，一旦塑性变形或微裂纹穿过晶界后，滑移方向或裂纹扩展方向发生改变，必然消耗更多的能量.以上因素均促使裂纹形成和扩展的能量提高，即表现为韧性的提高.实际上，由位于晶界的细小弥散贝氏体粒和针状铁素体形成的高钢级管线钢组织，就相当于短纤维增强和颗粒增强的复合材料.短纤维具有使裂纹偏转反射的作用，而位于晶界的硬相—贝氏体粒可以使变形中的位错钉扎，从而使强度进一步提高.关于贝氏体粒是硬相的说法，可见图4所示高钢级管线钢中铁素体相和贝氏体相能谱分析结果.表3所示为高钢级管线钢中各相的元素能谱分析结果.从表3可以看到，在贝氏体中，C、Mn含量都较铁素体中高.Mn具有降低钢液中的氧含量，消除硫的有害影响，从而提高钢的强度和硬度的作用.C是决定钢材性能的最主要元素，C含量高意味着其强度、硬度增高［3］.因而贝氏体中的高C、Mn含量使得贝氏体相拥有较高的强度和硬度，增加组织中的贝氏体含量将使得钢材整体强度和硬度提高.不同高钢级X80管线钢的抗拉强度和屈强比的对比分别见表4和表5.从表4可知，抗拉强度从高到低的顺序为2＃＞1＃＞4＃，这和显微组织的预测结果是一致的；另外，X70管线钢的抗拉强度最低，这和其与上述X80相比较有粗大的晶粒尺寸和较少的贝氏体含量是一致的.而屈强比从高到低的顺序为4＃＞1＃＞2＃（表5）.管线钢管的屈强比（屈服强度与抗拉强度之比）是钢管抵抗破裂的重要参数，它表示了材料从屈服到最后断裂过程中的变形能力［4］.以往世界上各石油公司的天然气管线钢管的技术条件对屈强比的限定值多数在0.85以下，根据此规范只有2＃X80管线钢达到要求.但在管线钢管的强度水平有了很大提高之后，较低的屈强比要求与高强度钢管的发展产生了矛盾.现有的技术规范中，API 5L规定，冷扩径钢管屈强比不允许超过0.93；ISO3183－3规定，钢级低于X52的钢管屈强比不允许超过0.90，钢级超过X52的钢管屈强比不允许超过0.92.EPRG研究表明，在钢管承受内压变形时，环向变形存在一个极限值，该值取决于钢管的屈强比［5］.当屈强比升高时，环向变形极限值下降.环向变形极限值对应于钢管拉伸试验室的均匀伸长率.近年来的技术规范一般按照强度级别规定屈强比的限定值.对X65以上的钢管屈强比的限定值，一般都提高到0.90～0.92.最新的ISO和DNV规范都是如此.根据国外X70管线钢管的实物质量水平，我国西气东输管线的屈强比最大值定为0.90，其中5%的屈强比允许到0.92［6］.若根据此标准，也只有1＃和2＃X80钢符合要求.另外，根据2005年3月1日实施的Q／CNPC107－2005和Q／CNPC105－2005企业标准，对X80螺旋缝埋弧焊钢管用热轧板卷技术条件和热轧钢板技术条件，其屈强比要求为≤0.92，根据此标准，1＃和2＃X80钢全部符合要求，而4＃屈强比接近上限，并且只有部分符合要求.文献［7］也认为当X80管线钢中针状铁素体的比例增多时，材料将获得高的夏比冲击韧性，本文所得结论与其是一致的.然而根据屈强比的定义来看，对于1＃X80钢，由于其组织的针状铁素体和细小弥散贝氏体的形貌，使得该材料强韧性都得到了很好的匹配，因而是高钢级管线钢质量控制和发展的趋势.在X80高钢级管线钢中，针状铁素体和细小弥散的贝氏体相结合的组织是X80钢的理想组织形貌，该组织可以使得材料的强度达到最高，而屈强比接近于0.85，从而达到强韧性的很好匹配.【相关文献】［1］霍春勇.高压天然气高强度管线钢管关键技术研究［D］.西安：西安交通大学，2005.［2］张小立.X80高级管线钢组织图谱［J］.中原工学院学报，2010，21（4）：4－10.［3］李世柳.石油化工厂用钢材性能［J］.石油化工设计，1997，14（3）：58－66.［4］霍春勇，马秋荣，袁鹏斌，等.西气东输管线钢技术条件关键技术指标研究［C］／／.西气东输管道与钢管应用基础及技术研究论文集.北京：石油工业出版社，2004：11.［5］ Sloterdijk W，Nederlandse Casunie N V.Effect of Tensile Properties on the Safety of Pipelines［C］／／.EPRG Anniversary Meeting.Brussels：EPRG，1997：10.［6］王茂棠.西气东输管线用钢、钢管“技术条件”编制中的几个问题及回顾［J］.焊管，2003，26（2）：1－6.［7］ Hiroyuki Motohashi，Naoto Hagiwara，Tomoki Masuda.Tensile Properties and Microstructure of Weld Metal of X80Steel［J］.Materials Science Forum，2003，426－432：4013－4018.。

Influence of the passive film properties and residual stresses on the micro-electrochemical behavior of duplex stainless steels钝化膜性能和残余应力对双相钢微区电化学行为的影响V. Vignal a, O. Delrue a, O. Heintz a, J. Peultier ba ICB, UMR 5209 CNRS –Universitéde Bourgogne, BP 47870, 21078 Dijon Cedex, Franceb CRMC, Industeel, ArcelorMittal R&D, BP 19, 71201 Le Creusot Cedex, France摘要：在本文中，我们用俄歇能谱（AES）分析了两类不锈钢（UNS S31803和UNS S32304）上形成的钝化膜的化学组成。

试样表面或经过机械抛光（用金刚石膏剂）或在酸溶液中进行电化学腐蚀。

试样的微区电化学行为是在氯化钠溶液中进行测试的，所用的方法是微电池技术（毛细管直径为30μm）。

对结果进行分析时要考虑到钝化膜的化学组成。

我们找到了电化学参数和铬及铁离子在钝化膜中的分布之间的定量关系。

由于铁素体和奥氏体的机械性能不同，导致在两个相中应力分布不均匀。

我们用热力学模拟的方法来量化表面应力梯度，并评价它对微区电化学行为的影响。

经过不同处理的表面，结果不同。

本文还讨论了弹性应力和冷轧层对腐蚀电势的影响。

关键词：双相不锈钢，应力，钝化，腐蚀，毛细管技术1、简介双相不锈钢（DSS）是很重要的工程材料，这是因为双相钢的耐蚀性好、具有高强度且需要的合金元素量较适中（低镍低钼）。

双相钢广泛的应用于工业的各个部门，如油气工业（管线钢及储存），脱盐工业（蒸发器和泵），纸浆和造纸工业（蒸炼器和漂白反应器）。

X80管线钢焊接接头表面纳米化及电化学腐蚀性能
研究的开题报告
一、研究背景及目的
管线钢焊接接头在石油和天然气等工业领域中广泛应用，但由于接
头表面存在未消除的氢、裂纹、孔洞等缺陷，其电化学腐蚀性较大，影
响其使用寿命和可靠性。

为了提高其耐蚀性能，减少腐蚀损伤，本研究
拟对X80管线钢焊接接头表面进行纳米化处理，并研究其电化学腐蚀性
能及机理。

二、研究内容
1. X80管线钢焊接接头表面纳米化处理方法的探索及优化；
2. 纳米化后X80管线钢焊接接头的表面形貌、成分组成及晶体结构
的表征；
3. 纳米化后X80管线钢焊接接头的电化学腐蚀性能测试；
4. 探究纳米化处理对X80管线钢焊接接头电化学腐蚀机理的影响。

三、研究意义
通过研究X80管线钢焊接接头表面纳米化处理，可以提高其耐蚀性能，提高其使用寿命和可靠性，在油气等工业领域具有广阔的应用前景。

四、研究方法
1. 焊接接头表面的预处理：去污、去除氢等；
2. 表面纳米化处理：采用等离子刻蚀、溅射等方法进行纳米化处理；
3. 表面形貌、成分组成及晶体结构的测试：采用扫描电镜、X射线
衍射、能谱分析等方法进行表征；
4. 电化学腐蚀性能测试：采用电化学工作站进行测试。

五、预期结果
本研究预计可以实现X80管线钢焊接接头表面的纳米化处理，得到表面粗糙度更小、更均匀的表面，从而提高其耐蚀性能；同时，通过更深入的电化学腐蚀性能的测试，可以探究纳米化处理对其腐蚀机理的影响，为相应的应用提供参考和指导。

电化学充氢条件下X70管线钢的力学性能研究的开题报告一、研究背景和意义管线输送是石油、天然气等能源在长途输送中最为常用的方式之一。

而管线的材料对于输送的安全、效率以及维护成本均有着重要的影响。

目前，X70管线钢已经广泛应用于输油、输气管道等工程中，因为其较高的强度和良好的可焊性能，被认为是一种优良的管材。

但是，在输输制氢工程中，氢被认为是一种难以处理的气体，传统的管线钢不适合作为氢气输送管线的材料。

因此，电化学充氢法是一种处理管道钢的方式，在该方法下，可以获得良好的氢脆性和氢离子的抵抗能力，从而可以保证管线输送工程的安全性和稳定性。

因此，本文旨在通过研究电化学充氢处理对X70管线钢力学性能的影响，探究其在氢气输送管道工程中的应用，为保障输送安全性和运行效率提供科学依据。

二、研究内容1.综述电化学充氢法的原理及应用现状。

2.研究电化学充氢方法对X70管线钢力学性能的影响。

3.研究不同充氢条件、不同充氢时间对X70管线钢力学性能的影响。

4.分析电化学充氢处理对X70管线钢组织和表面形貌的影响。

5.对比分析充氢前后X70管线钢的力学性能和组织形态的差异，探究其对氢气管道工程的应用前景。

三、研究方法和计划1.采用电化学充氢法对X70管线钢进行处理。

2.通过拉伸试验、冲击试验等方法，评估X70管线钢在不同充氢条件下的力学性能变化。

3.采用扫描电镜（SEM）、透射电镜 (TEM)等微观表征技术，分析处理前后X70管线钢的组织结构和表面形态的变化。

4.研究时间安排：（1）第一年：文献综述和电化学充氢法实验设计和实验（2）第二年：对经过处理的X70管道钢进行材料力学性能测试和扫描电镜等微观结构分析（3）第三年：对实验结果进行分析总结，并进行对比分析。

四、预期目标及意义针对X70管线钢在氢气输送管道工程中的应用，进行电化学充氢法的研究，探索氢气管线材料的新领域，为氢气输送管道材料的研发提供科学依据。

此外，还可以为工业中其他碳素类材料的电化学处理提供一定的参考。

—63—pH 值对X80管线钢土壤腐蚀行为的影响宋庆伟刘云陈秀玲杨昌华（中原油田分公司采油工程技术研究院，河南濮阳，457001）摘要：利用电化学阻抗谱（EIS ）技术及Mott-Schottky 测试方法研究了pH 值对X80管线钢土壤腐蚀行为的影响。

结果表明：X80管线钢在土壤环境中会形成一层保护性好的钝化膜，其中，钝化膜的膜电阻、离子的传递电阻及扩散电阻随着介质pH 值的增加而增大，表明钝化膜对基体的保护作用随介质pH 值的增加而增强。

Mott-Schottky 分析表明，钝化膜呈现n 型半导体特性，随着介质pH 值的增加膜内的施主密度增加，平带电位与介质pH 值具有良好的线性关系，其拟和斜率约为74.14mV/pH 。

关键词：X80管线钢钝化膜电化学阻抗谱（EIS ）Mott-Schottky 曲线中图分类号：TG172.4文献标识码：A 文章编号：1008-7818(2008)04-0063-04Effect of pH Value on the Soil Corrosion Behaviors of X80 Pipeline SteelSONG Qing-wei, LIU Yun, CHEN Xiu-ling, YANG Chang-hua(Engineering institute of oil research, Sinopec Zhongyuan oilfield company, Puyang 457001, China)Abstract:The soil corrosion behaviors of X80 pipeline steel were investigated by using electrochemical impedance spectra (EIS) and Mott-Schottky plot measurements. The results showed that a protective corrosion film will be formed on the pipeline surface, the transfer resistance, film resistance and the diffusion resistance increased with the increment of the pH values of the corrosive solutions, this indicated that the protective effect of the corrosion film on the pipeline steel decreased with increasing the solution pH values. Mott-Schottky analysis revealed that the corrosion film appeared an n-type semi-conductive character, the donor density of the corrosion film increased with increasing pH values, the flat-band potential and the pH value have a good linear relationship with a slope around 74.14mV/pH unit.Key words: X80 pipeline; passive film; electrochemical impedance spectroscopy (EIS); Mott-Schottky plot1前言众所周知，金属或合金表面所形成的钝化膜可以起到保护基体免受进一步的腐蚀，从而达到降低基体的腐蚀速率的作用。